ÁREA: Materiais
TÍTULO: ESTUDO DAS PROPRIEDADES TÉRMICAS E MECÂNICAS DO COMPÓSITO DE FIBRA DE VIDRO E POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE PÓS-CONSUMO
AUTORES: GOMES, T. S. (CEFETQUÍMICA) ; DA SILVA, L. P. (UFRJ) ; VISCONTE, L. L. Y. (UFRJ) ; PACHECO, E. B. A. V. (UFRJ)
RESUMO: O presente trabalho avaliou o efeito da incorporação de resíduos de fibras de vidro ao HDPE pós-consumo. As misturas desses materiais foram feitas em extrusora dupla-rosca com 10, 20 e 30% em massa de fibra. Avaliou-se a influência da presença de fibra na mistura através de ensaios mecânicos de tração, flexão e compressão, além das propriedades térmicas como temperatura de fusão cristalina, de cristalização no resfriamento e grau de cristalinidade. Também foi realizada análise termogravimétrica. Verificou-se que a fibra de vidro promoveu uma melhoria nas propriedades mecânicas, além de promover uma maior estabilidade térmica do compósito.
PALAVRAS CHAVES: reciclagem, hdpe, fibra de vidro
INTRODUÇÃO: As embalagens plásticas de polietileno de alta densidade (HDPE) provêm do petróleo, uma fonte não-renovável de energia. A reciclagem dessas embalagens evita a sua deposição no meio ambiente e gera empregos com melhoria das condições sócio-econômicas da população. Dentre os processos de reciclagem de plásticos, a mecânica é o que mais contribui para a preservação do meio-ambiente (MANO et al.,2005). A reciclagem mecânica pode ser viabilizada através do reprocessamento por extrusão, um processo que funde e torna a massa plástica homogênea. Na saída da extrusora, encontra-se o cabeçote, que molda a massa plástica fundida em um perfil desejado. Em seguida, o perfil é resfriado num reservatório com água (PARENTE,2006). A produção de compósitos a partir de HDPE pós-consumo mostra-se uma alternativa interessante. Os compósitos são materiais formados por pelo menos dois componentes, sendo em geral uma fase polimérica e outra fase de reforço (OLIVEIRA,2007). Por apresentar alta resistência, baixo peso específico e facilidade em associar-se a outros materiais, o uso de fibras de vidro curta como reforço de termoplásticos vem ganhando destaque. As fibras de vidro são utilizadas com eficiência em reforço em plásticos para aplicações de engenharia, tal como nas indústrias automobilística, de construção civil entre outras, devido à facilidade na conformação do compósito termoplástico em peças de formato complexo e por apresentar bom desempenho mecânico sob condições de serviço em ambiente agressivo (SOUSA,2004). Este trabalho apresenta as propriedades mecânicas e térmicas dos compósitos poliméricos oriundos do reaproveitamento do resíduo de fibras de vidro e HDPE pós-consumo.
MATERIAL E MÉTODOS: O HDPE pós-consumo (MFI = 0,8 g/10 min, 2,16Kg/190oC) foi processado com fibra de vidro nos teores de 0, 10, 20 e 30% em massa. Utilizou-se para o processamento uma extrusora dupla-rosca modelo DCT 20, marca Teck Trill, numa velocidade de 200 rpm, com zonas de temperatura compreendidas entre 165 oC e 230oC. Os corpos de prova utilizados nos ensaios mecânicos foram fabricados a partir do perfil de fita formada na saída da extrusora. Para avaliar o módulo das misturas dos compósitos, foi realizado o ensaio de tração, segundo a norma ASTM D638. O módulo de resistência à flexão foi estudado através do ensaio de flexão por três pontos de acordo com a norma ASTM D790. No ensaio de compressão, verificou-se o módulo, utilizando-se a norma ASTM D 695. A estabilidade térmica das misturas foi avaliada pela análise de termogravimetria (TG), variando a temperatura na faixa de 50 a 700 0C em atmosfera de nitrogênio com fluxo de 20mL/min e taxa de aquecimento de 10oC/min. Para esse ensaio, foi utilizado cerca de 10mg de material. As condições de análise de calorimetria diferencial de varredura (DSC) foram: taxa de aquecimento de 10 ºC/min; faixa de temperatura variando de 40 a 240 ºC e massa da amostra em torno de 5mg. As temperaturas de fusão (Tm) e de cristalização no resfriamento (Tcc) dos compósitos foram avaliadas no segundo aquecimento e no segundo resfriamento, respectivamente. A partir dos resultados de variação de entalpia de fusão (Hf) foi possível obter o grau de cristalinidade (Xc) dos compósitos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os compósitos obtiveram seus melhores desempenhos de resistência à tração e à flexão com o teor de 20% em massa de fibra de vidro, apresentando módulos de 1,3 GPa e 0,8 GPa, respectivamente. Observaram-se ganhos nos módulos dos ensaios de flexão de 214% e de tração de 46% para essa composição em relação ao HDPE puro. No ensaio de compressão, o melhor resultado de módulo (0,2 GPa) foi para o compósito com 10 % em massa de fibra de vidro, que mostrou um aumento de 35% em relação ao HDPE sem carga. As propriedades térmicas, como temperaturas de fusão cristalina (Tm) e de cristalização no resfriamento (Tcc), assim como o grau de cristalinidade (Xc), também foram determinadas. A adição de fibra de vidro ao HDPE pós-consumo promoveu um aumento em torno de 5 ºC na Tm dos compósitos obtidos. A Tcc dos compósitos estudados também aumentaram em até 7 ºC com o teor máximo de carga adicionada. O Xc cresceu com certa linearidade com o aumento do teor de fibra, passando de 57% (10% de fibra) para 71% (30% de fibra). A Figura 1 apresenta as curvas termogravimétricas do HDPE pós-consumo e de seus compósitos com resíduo de fibra de vidro, nos teores de 10, 20 e 30% em massa. Pode-se observar que a simples introdução de fibra de vidro na matriz de HDPE promoveu um aumento considerável na temperatura de degradação térmica (Td) do polímero e que esse aumento foi proporcional com o teor de fibra. Esse resultado mostra que a fibra de vidro proporciona maior estabilidade térmica ao HDPE pós-consumo.
CONCLUSÕES: Através desse estudo constatou-se que a adição de resíduo de fibra de vidro promoveu uma melhoria acentuada nas propriedades térmicas e mecânicas do HDPE pós-consumo, podendo ser utilizado em diversas aplicações. Conclui-se também que os materiais HDPE e fibra de vidro pós-consumo podem ser destinandos de forma ambientalmente correta.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem à Wisewood Soluções Ecológicas, Tratamento de Resíduos de Belford Roxo (Tribel), Koleta Ambiental e Centro de Reciclagem Rio (CRR).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: MANO, E.B., PACHECO, E.B.A.V, and BONELLI, C.M.C. - Meio Ambiente, Poluição e Reciclagem, ed. Blucher, São Paulo, 2005.
OLIVEIRA, I. T. D. – Avaliação mecânica de compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) e vermiculita – Dissertação de Mestrado - Universidade Federal do Rio de Janeiro – Rio de Janeiro, 2007.
PARENTE, R. A. - Elementos estruturais de plástico reciclado – Dissertação de Mestrado - Universidade de São Paulo - São Carlos , 2006.
SOUSA, J. A.; -“Evolução de desempenho em peças moldadas por injeção de compósitos de Polipropileno com fibras de vidro e reforços híbridos fv/cargas minerais” – Disponível em: http://www.plastico.com.br/revista/pm376/compositos1.html . Acesso em: 7 de junho de 2008.
